Таракан - наверное, самое омерзительное насекомое и презираемое людьми, может дать ключ к следующему эволюционному шагу в жизни роботов.

В течение многих десятилетий, фантасты воображали роботов будущего как жестких, неуклюжих и склонных к поломке созданий. Новое исследование нацелено на развитие нового класса структурно биологических роботов, которые показывают намного большую жизнестойкость при работе в неблагоприятных средах, чем сегодняшние роботы.

Этот новый класс роботов будет в основном более послушен и устойчив, чем современные роботы, и будет пользоваться преимуществом новых разработок в области материалов, технологий изготовления, датчиков и приводов. Материалы будущих роботов по своей природе значительно отличаются от тех, что сделал человек из пластика или металла. Природа изначально показала преимущества лабильных (гибких) созданий. Гибкость ? это свойство, которое не позволяет ломать ткани живых организмов. Эти ткани являются более послушными и упругими, чем жесткие и мономатериальные машины. Кроме того, локальные изменения в биологических материалах, приспособленных изменять структуру и химический состав внешней оболочки, позволяет встретить негативные факторы внешней среды более достойно. Даже самым примитивным животным по уровню их стабильности и передвижению в среде, ни один самый современный робот не соответствует. И трудно найти животное столь же простое и доступное нам, как таракан.

Фактически, таракан обладает отменными ногами с послушными мышцами и беспозвоночным скелетом, который повышает динамическую устойчивость насекомого во время передвижения.

Первые опыты по оценке системы передвижения были проведены в серии экспериментов на ноге самки таракана Blaberus discoidalis.

Результаты показывают, что нога таракана, введенная в действие мышцами в направлении, ортогональном к направлению движения, ведет себя аналогично вязкоупругому материалу. Экспоненциальный характер кривых сил снижения напряжения мышц ноги, отмеченный приборами, определил степень вязкоупругости, а гистерезисный характер кривых сил перемещения указал на то, что в данных механических процессах движения ноги имеется энергетическая потеря из-за внутреннего трения, которое является обычной характеристикой для вязкоупругих материалов. Нога таракана подчинена эффектам, характерным для изгиба и вращения. Полный эффект влияния может быть смоделирован, как пружина вращения с плечом пары.

Некоторые полимерные материалы, которые могут использоваться в первых прототипах роботов, подобны биологическим материалам и присутствуют в теле насекомого.

Это вдохновляет ученых на разработку моделей и методологий новых проектов, которые будут использоваться при создании роботов нового поколения, берущих все преимущества передвижения у насекомых.

Кроме того, на очень низких частотах, динамические испытания на ногах таракана указывают на более высокий модуль податливости, чем предсказано стандартной линейной моделью. Если эти нелинейные аспекты поведения ноги покажут плюсы в динамике передвижения, они тоже будут взяты за основу развития лучших моделей, чтобы разрабатывать вязкоупругие свойства ноги будущих роботов в широком диапазоне частот.

Информация для контакта:

Donna Krupa, djkrupa1@aol.com, 703-967-2751, American Physiological Society